微电子封装热界面材料研究综述

随着半导体器件向着微型化、高度集成化及高功率密度方向发展,其发热量急剧增大,热失效已经成为阻碍微电子封装器件性能和寿命的首要问题.高性能的热管理材料能有效提高微电子封装内部元器件散热能力,其中封装结构散热路径上的热界面材料(Thermal Interface Material,TIM)便是热管理中至关重要的环节.通过热界面材料填充器件热源和散热单元之间的空隙,可以大幅度降低接触热阻,增加热量的传递效率.对微电子封装而言,高性能的热界面材料不仅需要高的导热系数以降低封装热阻,还需具备一定的压缩性以弥补封装的装配偏差,然而通常很难兼顾上述两种特性.本文重点关注微电子封装中热界面材料,系统地梳理了目前热界面材料的常见类型、应用存在问题、关注研究热点和国内外发展现状.

电子致放气测试装置的研究

材料表面吸附的气体分子在电子轰击作用下,会加速释放到真空系统中。为了测试在电子轰击下的材料放气特性,研制了一套电子致放气的测试装置。电子束发生器作为重要的组成部件,具有许多可调参数,这些参数会在一定程度上影响输出的电子束质量,进而影响电子致放气测试结果。文章首先通过实验测量了电子束斑和束流的影响因素,结果表明,聚焦电压和栅极电压对束斑的尺寸有直接的影响,而能量电压对电子束斑直径没有影响。此外,阴极电压、电子能量和栅极电压都可影响到发射电流,从而影响出射的电子束电流。为了验证装置的电子致放气测试能力,采用放气率很低的316 L不锈钢作为测试样品,比较测试其经过三次电子束轰击前后的放气特性。结果表明,经过除气的316 L不锈钢的电子致放气率可较明显地测定,且电子束轰击下放气的主要成分由N_(2)/CO变为H_(2)。

产学研合作之专利联合授权模式分析 基于中科院微电子研究所的案例研究

产学研合作是当今世界推动经济和社会发展的一种强劲动力,其模式多样,经验积累丰富,但无论是合作主体、政策导向、协调机制,或是交易过程,仍存在诸多问题,本文主要探讨了专利联合授权模式在产学研合作中的应用,以及与此相关的障碍、风险及对策。

集成电路和功率器件抗辐射工艺加固技术研究综述

随着我国空间装备的高速发展,尤其是深空探测器,微电子器件抗辐射性能得到广泛关注。抗辐射工艺加固是实现器件抗辐射性能提升的重要途径之一。本文围绕空间总剂量效应和单粒子效应,对近年来集成电路和功率器件辐射效应机理和工艺加固技术的研究进展进行了介绍和总结,为抗辐射工艺加固技术的发展与应用提供了有益参考。

SiC MOSFET高温栅氧可靠性研究

碳化硅SiC(silicon carbide)具有优良的电学和热学特性,是一种前景广阔的宽禁带半导体材料。SiC材料制成的功率MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)非常适合应用于大功率领域,而高温栅氧可靠性是大功率MOSFET最需要关注的特性之一。通过正压高温栅偏试验和负压高温栅偏试验对比了自研SiC MOSFET和国外同规格SiC MOSFET的高温栅氧可靠性。负压高温栅偏试验结果显示自研SiC MOSFET与国外SiC MOSFET的阈值电压偏移量基本相等,阈值电压偏移量百分比最大相差在4.52%左右。正压高温栅偏试验的结果显示自研SiC MOSFET的阈值电压偏移量较小,与国外SiC MOSFET相比,自研SiC MOSFET的阈值电压偏移量百分比最大相差11%。自研器件占优势的原因是在SiC/SiO2界面处引入了适量的氮元素,钝化界面缺陷的同时,减少了快界面态的产生,使总的界面态密度被降到最低。

3384例晚期结直肠癌患者中医舌象特征研究

目的探讨晚期结直肠癌(Advanced colorectal cancer,ACRC)患者舌象在不同临床因素中的分布规律以及对辨证的重要意义,为中医临床诊治ACRC提供参考。方法选取2017年1月1日—2022年9月30日期间在中国中医科学院西苑医院肿瘤科杨宇飞教授门诊治疗的3384例ACRC患者作为研究对象,收集整理3384例患者的一般人口学信息、舌象信息以及诊疗信息。探讨ACRC患者舌象特点,分析在不同临床因素中ACRC患者的舌象分布差异。使用SPSS 26.0统计学软件对数据进行描述性统计分析,主要采用χ^(2)检验或Fisher精确检验对计数资料进行差异性比较。结果纳入3384份ACRC病例进行分析,其中男性1891例,女性1493例,男女构成比为1.27∶1,平均年龄(60.90±25.66)岁,其中男性年龄分布较女性前移;异常舌色以暗红舌、红舌、淡暗舌居多,异常舌形以齿痕舌、裂纹舌以及舌有瘀斑为主,异常舌苔以腻苔与厚苔为主。相关性分析结果显示,发病部位与舌色(暗红,淡暗)、舌形(齿痕)、苔色(黄、白)、苔质(厚、腻、水滑)存在显著统计学差异;初次确诊状态(初发晚期,非初发晚期)与舌色(淡红、淡暗)、舌形(嫩、胖大、齿痕)、苔色(黄、白)、苔质(腻、润、水滑、无)存在显著统计学差异;转移部位(肝转移/肺转移)在舌色(暗红)、舌形(嫩舌、瘦薄舌)、苔色(黄苔、白苔)、苔质(薄苔、厚苔、腻苔)方面存在显著统计学差异;基因突变状态(RAS、BRAF基因突变/野生)与舌色(绛、淡暗舌)、舌形(裂纹、瘀斑、嫩、齿痕)、苔质(腻、厚)存在显著统计学差异;微卫星状态与舌色(红)、舌形(裂纹、齿痕、瘀斑),苔色(黄、白)存在显著统计学差异。结论ACRC患者以虚实夹杂的舌象最为多见,可见不同程度的脾虚、痰湿、阴虚、血瘀、热邪等舌象表现,不同临床因素影响下的ACRC舌象特征具有一定规律性,能够为中医临床诊治ACRC提供参考。

130 nm 7T SOI SRAM总剂量与单粒子协和效应研究

为进一步阐明SOI器件中总剂量效应(TID)与单粒子效应(SEE)间的协和效应,本文基于SOI工艺特征尺寸为130 nm的国产7T结构SRAM进行了相关研究。通过对4组SOI SRAM开展了不同TID辐照后的SEE实验,得到器件单粒子翻转(SEU)截面随TID的变化规律。SOI SRAM的SEU截面在TID辐照后呈现明显的降低,最大在750 krad(Si)剂量辐照后下降80.5%。器件的饱和截面呈现随剂量增加而下降的趋势,最大下降19.5%,研究中未发现SEU阈值的明显变化。分析认为,延迟晶体管N5的等效关态电阻因为TID辐照而增加,该现象会造成N5的延迟作用增强,是该款器件SEU截面下降的主要原因。采用这种7T结构的SOI SRAM的抗SEE性能会随其在轨累积剂量的增加而逐渐增强,这为今后电子器件的抗辐射加固提供了启示。

PEN衬底氧化镓基柔性紫外探测器的制备与性能研究(特邀)

针对传统硬性衬底无法弯折的问题,采用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底制备柔性紫外光电探测器。柔性衬底具有的抗曲折性,能够提升探测器的鲁棒性,并且能让其适用于各种复杂形态的应用场景,同时减少占用空间,有助于整个电路的集成化。实验使用磁控溅射镀膜工艺首先在PEN衬底上生长氧化镓薄膜,并在氧化镓薄膜上生长氧化铟锡电极,在室温下成功制备柔性氧化镓紫外光电探测器,器件响应波长处于小于280 nm的深紫外区。将器件弯折20000次后其暗电流无显著变化,光电流增大,保持了良好的紫外光探测性能,探测器上升时间和衰减时间分别为0.24 s/0.74 s和0.10 s/0.71 s,其电流-时间特性曲线呈现周期性稳定,表明即使经过多次弯折,柔性氧化镓紫外探测器仍然具有良好的光电探测性能。

环境温度对HfO_(2)铁电存储器的质子辐照效应影响研究

基于HfO_(2)的铁电随机存取存储器(FeRAM)具有功耗低、存取速度快,易于小型化,抗干扰能力强等优势,在航天航空领域有广袤的发展空间。然而,FeRAM在太空环境下的抗辐照性能尚未得到全面的研究。研究了W/TiN/Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)/TiN铁电存储器在常温和高温环境下经5 MeV质子辐照后的电学特性和铁电畴结构变化。通过电学和压电响应力显微镜(PFM)手段表征发现,在常温质子辐照后,电容器的介电常数(ε_(r))和剩余极化强度(P_(r))值均增大,器件的铁电性能提升,常温高注量质子辐照有利于存储器在太空环境中工作,但随着辐照时环境温度升高,HZO存储器的铁电性能下降,漏电流增大,铁电存储器的各项性能明显退化。

基于内嵌式微通道芯片散热结构设计研究综述

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大,伴随着发热也越来越严重,如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度,成为散热设计中面临的巨大挑战,也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点,对国内外正在开展的内嵌式微通道散热结构进行了系统分析,并着重对基于内嵌式微通道芯片散热技术原理、散热性能和创新性解决方案进行了归纳总结。在分析当前国内外解决方案的基础上,总结了基于内嵌式微通道的芯片散热设计经验和结论,以及面临的挑战,基于此给出了芯片散热设计研究现状和发展方向。

片上集成FMCW激光雷达研究进展(封面文章·特邀)

随着硅基光电子集成技术快速发展,具有测距测速一体、探测精度高、抗干扰能力强的片上集成调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)激光雷达已成为研究热点,并在智能驾驶、航空航天、目标监测和公共安全等领域释放出越来越大的应用潜力。文中聚焦基于光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)的片上集成FMCW激光雷达,介绍了系统工作原理及典型组成,针对国内外研究进展,概述分析了片上集成FMCW激光雷达的发展现状,同时从调频、发射、扫描、探测和处理等角度凝练了主要关键技术,并梳理了片上集成FMCW激光雷达在相关领域的应用前景和典型系统示例。最后,分析并展望了片上集成FMCW激光雷达面临的潜在挑战及发展趋势。

高算力Chiplet的热管理技术研究进展

随着集成电路尺寸微缩逼近物理极限以及受限于光罩面积,芯粒(Chiplet)技术将成为集成电路发展的关键路径之一,支撑人工智能和高性能计算不断发展。大尺寸、高算力Chiplet面临着热功耗高、热分布不均、热输运困难等挑战,Chiplet热管理已成为后摩尔时代集成电路发展的重大挑战之一。综述了可用于Chiplet热管理的关键技术发展趋势和现状,包含微通道冷却、相变冷却、射流冷却、浸没式冷却、热界面材料(TIM)、热分布不均的解决办法、多物理场耦合的研究等,为推进大尺寸、高算力Chiplet热管理的实际应用提供参考。

热电堆式MEMS气体流量传感器设计及性能研究

提出一种由微加热器和热电堆构成的热式MEMS气体流量传感器用以实现高灵敏、快响应且低功耗的气体流量检测。采用N/P型重掺杂多晶硅材料构造双层堆叠的热电堆结构,可以实现低热导和高塞贝克系数,具有更高的温度敏感性。实验测试表明,该传感器件在0~1000 sccm的气流范围内灵敏度可达0.309 mV/sccm(58.22 mV/ms-1),响应时间仅约139 ms,其工作电压为2.56 V时,微加热器的加热功耗仅有34.9 mW。该器件的整体尺寸仅有1300 mm×1300 mm,有利于检测系统的小型化和集成化,在动力氢燃料电池、医疗辅助呼吸设备等流速流量检测场景中具有一定应用价值。

基于匀光管的极紫外消相干和光强均匀化仿真研究

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领域成像应用需求.本文通过计算模拟的方法,设计了一种匹配FEL应用的、用于EUV波段去相干和光强均匀化的新型匀光管结构.模拟结果显示,针对波长为13.5 nm、直径200μm、发散度20 mrad的FEL-EUV高斯光束,采用新型匀光管结构,与常规匀光管结构相比,在同等长度和内径时,具有更显著的去相干能力和光场均匀化作用.当新型匀光管内径为1 mm、总长度不低于0.6 m、倾斜角度为10 mrad时,高相干光场完全被扰乱,实现低相干光输出.并可获得均匀照明光场,光强分布不均匀性数值从常规圆柱型匀光管的28.38降低至0.97.同时,相应能量传输效率为37.6%,最大传输效率达到44.58%.结果表明,新型匀光管结构能够满足EUV辐射去相干应用需求,同时可提高照明视场光强分布均匀性,在EUV光刻领域及其他成像应用具有很大应用前景.

基于PSD的六自由度位移测量解耦方法研究

基于位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)的六自由度(6 Degree of Freedom,6DOF)位移测量对紧凑空间内精密位移台初始位置和姿态的精密测量具有重要作用。精密位移台位移与PSD上光斑位移之间非线性关系的解耦是实现精密位移台亚微米及微弧度位移测量精度的关键。根据PSD与6DOF精密位移台上角锥棱镜之间的位置关系,构建了6DOF位移测量方案,建立了6DOF位移台位移与PSD上光斑位移之间的精确对应关系模型,采用数值计算法对该模型进行解耦求解,并与小角度近似法进行了对比分析。结果表明,当6DOF位移台单自由度位移范围为±10 mm和±10 mrad时,数值计算法引入的解算误差最大值为10^(-17)mm和10^(-15)~10^(-16)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差最大值为5.39μm和35.5μrad;在此基础上,采用蒙特卡洛法以随机均匀分布方式产生10000组六自由度位移进行分析,表明数值计算法引入的解算误差平均值为10^(-17)mm和10^(-17)mrad量级,而小角度近似法引入的解算误差平均值为10^(-3)~10^(-6)mm和10^(-5)mrad量级,其中z方向解算误差达到4.4μm,R_(x)和R_(y)方向解算误差达到28μrad,故小角度近似法无法满足上述位移测量精度要求。所提出的基于数值计算法的解耦方法对实现6DOF位移台的高精度位移测量具有重要意义。

3D NAND闪存中TiN与氧化表面F吸附作用的第一性原理研究

随着3D NAND技术的发展,存储阵列工艺的堆叠层数越来越高,后栅工艺中金属钨(W)栅字线(WL)层填充的工艺也面临越来越严峻的挑战.钨栅沉积工艺中的主要挑战在于氟攻击问题,钨栅填充时产生的空洞导致了含氟(F)副产物的积聚,并在后续高温制程的激发下,扩散侵蚀其周边氧化物层,致使字线漏电,严重影响器件的良率及可靠性.为改善氟攻击问题,通常在钨栅沉积之前再沉积一层薄的氮化钛作为阻挡层.然而在对栅极叠层组分分析中发现,F元素聚集在TiN薄膜表面,并且难以通过退火排出.本文采用第一性原理计算,研究了TiN薄膜表面吸附含F物种的情况,提出TiN的表面氧化能加剧对含F物种的吸附作用,仿真结果指导了栅极工艺过程的优化方向.基于第一性原理计算结果,提出氨气吹扫表面处理方法,有效改善了3D NAND中的氟攻击问题,将字线漏电率降低25%,晶圆翘曲度降低43%.

基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态测量方法研究

为了解决远距离激光跟踪合作目标的高精度二维姿态测量问题,提出了一种基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态高精度测量方法。首先,详细阐述了角锥棱镜的光学特性与基于角锥棱镜的激光跟踪原理;其次提出了一种利用开孔角锥棱镜和光电探测器的二维姿态测量方法,并分析了激光光束向量、开孔角锥棱镜、光电探测器与合作目标的数学关系,建立了姿态解算模型,并设计了一款合作目标靶标;最后构建了高精度姿态测量系统,进行了实验数据采集与参数模型标定,并通过验证实验进行了精度分析与评价。实验结果表明,本文所提出的测量装置精巧实用,在±5°的工作范围内测角误差不超过0.011°,满足高精度的工程应用需求。

微电子所在黑硅电池研究中取得进展

近日,中国科学院微电子研究所四室研究员贾锐的科研团队在新型黑硅电池研究方面取得新进展。 黑硅具有良好的陷光特性和极低的光反射率（〈1%）,在高效率、低成本晶体硅电池方面有着重要的产业化应用前景,是国际关注的研究热点领域。目前,黑硅太阳能电池效率提升存在诸多瓶颈,

微电子所在石墨烯晶体管物理模型及其电路应用研究中获进展

近日,中国科学院微电子研究所在石墨烯晶体管物理模型及其电路应用研究方面取得进展。微电子所微电子器件与集成技术重点实验室在中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的支持下,长期致力于分子电子学基本问题的研究,基于半经典的玻尔兹曼传输理论和热激发传输理论,在国际上首次提出了针对石墨烯晶体管的连续物理模型。

微电子所等在多晶黑硅太阳能电池研究上再获突破

近日,中国科学院微电子所微电子设备研究室（八室）研究员夏洋带领科研团队联合嘉兴微电子仪器与设备工程中心,在多晶黑硅太阳能电池研究上再次获得突破,电池转换效率达到17.88%,在多晶硅太阳能电池研究领域中处于先进水平。